【導讀】MAX9860音頻編解碼器為Skype®遠端音頻信號采集和高質量語音傳輸提供完美的解決方案。目標應用包括：Skype TV、機頂盒、揚聲器等。通過提供靈活的可編程增益范圍和高達48kHz的采樣率，MAX9860能夠用于放大模擬麥克風信號，并將其轉換為所需要的數字音頻信號。此外，MAX9860的兩路麥克風輸入可以根據需要從兩個麥克風或四個麥克風陣列記錄信號，利用波束成形算法提高陣列的方向靈敏度并提供消噪聲功能。
簡介
MAX9860提供Skype語音采集所需的系統模塊和性能，在麥克風輸入引腳和內部模/數轉換器(ADC)之間可選擇0dB至50dB之間的任何增益(1dB步長) (圖1)。ADC的輸出級可以選擇-12dB至+3dB的額外增益。器件的數字音頻接口輸出符合標準I²S、左對齊或TDM協議，用于系統應用處理器之間的通信。所有設置通過2線I²C兼容接口編程。
圖1. MAX9860結構圖，ADC通路。
推薦的麥克風前置放大器電路
對于Skype應用，推薦在MAX9860模擬輸入之前使用一級額外的前置放大器，確保提供足夠增益。可以使用單電源供電的雙通道、低噪聲運算放大器，如MAX4253。確保外部運算放大器的信噪比(SNR)大于MAX9860的SNR，這一點非常關鍵，由此可以獲得較好的整體SNR性能。外部運算放大器電路也可用作低通濾波器，抑制高頻噪聲。
有兩種推薦的麥克風配置用于遠端Skype系統：四個麥克風陣列和兩個麥克風陣列。圖2和圖3所示為采用四個麥克風陣列所推薦的輸入原理圖。當采用兩個麥克風陣列時，移除MK3、 MK4、FB3、FB4、C101、C102、R91和R101，同時，把R41和R42更改為0Ω。圖4和圖5所示為采用兩個麥克風陣列時推薦的輸入原理圖。
圖2. 四路麥克風輸入電路。
圖3. 四路麥克風的放大器電路。
圖4. 兩路麥克風輸入電路。
圖5. 兩路麥克風的放大器電路。
通過把一個麥克風信號連接到左聲道輸入、另一個麥克風信號連接到右聲道輸入，MAX9860可支持兩個麥克風陣列。把兩路麥克風信號之和連接到左聲道輸入、其余兩路麥克風信號之和連接到右聲道輸入，可以支持四麥克風陣列。
器件設置
通過I²C寄存器0x03–0x07 (表1)選擇需要的時鐘速率和接口模式，將MAX9860按照Skype系統的需求進行配置。MAX9860可采用10MHz至60MHz的任何系統時鐘作為主時鐘(MCLK)。支持8kHz至48kHz采樣速率范圍，包括所有常見的采樣速率(8kHz、16kHz、24kHz、 32kHz、44.1kHz和48kHz)。有關時鐘控制寄存器的詳細信息，請參考MAX9860數據資料。
表1. 推薦寄存器設置
將寄存器0x0E和0x0F設置為0x00，禁用AGC。雖然MAX9860內置自動增益控制(AGC)，在Skype應用中最好關閉這一功能。Skype具有特殊的AGC算法，運行在主機平臺。由Skype提供的應用程序接口(API)控制增益，需通過更改寄存器0x0C設置增益。
為優化啟動性能，通過向寄存器0x0C寫入0x34選擇起始增益為0dB。隨后，通過寄存器0x83打開模擬錄音通道，啟動器件工作。置位第1位和第0位分別打開左、右聲道ADC；置位第7位，啟動MAX9860工作。
一旦器件開始工作，利用寄存器0x0C選擇麥克風前置放大器增益和PGA增益，以更好滿足所預期的模擬輸入信號水平。所推薦的I²C編程順序如表2所示。
表2. 推薦編程順序
布局和接地
在Skype應用中，合理的布局和接地有助于優化性能。在設計MAX9860的PCB時，需要將MAX9860的模擬部分與數字部分分隔開，確保模擬音頻信號周圍沒有數字信號布線。推薦通過雙絞線把麥克風信號連接到PCB輸入。麥克風盡量靠近運算放大器放置。
為了提高輸入電路的抗干擾能力，麥克風輸入信號的負極(MICLN、MICRN)接交流地，接地端應盡可能靠近運算放大器的輸出(MIX_MICL、MIX_MICR，如圖3、圖5所示)。把MICLP和MICLN按照差分對方式連接到MAX9860，保證信號的正端和負端采用相同的走線長度、通過相同路徑。對MICRP和MICRN采用相同方法設計。
在PCB的專用層使用大面積的連續地層，以減少回路面積。使用盡可能短的走線把AGND、DGND和MICGND直接連接到接地層。合理的接地能夠提高音頻質量，減少通道間的串擾，并可防止任何數字噪聲耦合到模擬音頻信號。
引腳REG、PREG和REF的旁路電容通過最短走線直接接地，確保以最短引線接至AGND和MICGND。AVDD直接旁路到AGND，MICBIAS直接旁路到MICGND。
把所有數字I/O端口連接到接地層，采用最短走線接至DGND；DVDD和DVDDIO直接旁路到DGND。
MAX9860采用薄型QFN封裝，下方帶有散熱裸焊盤。裸焊盤至PCB的直接導熱路徑改善散熱，該焊盤降低了封裝熱阻，把散熱裸焊盤連接至AGND。
評估板(EV kit)提供了一個MAX9860布局示例。利用MAX9860EVKIT軟件可快速設置MAX9860，通過軟件方便地控制所有內部寄存器。
結論
MAX9860提供所有必要功能，在改善音頻質量的同時可滿足不同系統需求。采用本文推薦的配置，很容易實現Skype應用的原型開發。可申請獲得MAX9860評估板和評估軟件。
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